Forschungsprojekt „Woodtouch“ Smart Surfaces: Gedruckte Elektronik macht Echtholz zum HMI

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Bislang war Holz im Auto ein reines Dekorelement. Das Forschungsprojekt „Woodtouch“ kombiniert nun Echtholzfurniere mit gedruckter Sensorik und Biopolymeren zu multifunktionalen Bedienfeldern. Für Elektronikentwickler birgt das Naturmaterial allerdings besondere Herausforderungen.

Holz im Fahrzeuginnenraum sieht hochwertig aus, war elektronisch bisher aber ein „toter“ Werkstoff. Das Verbundprojekt „Woodtouch“ unter Leitung der Hochschule Hof ändert das nun: Echtholzoberflächen sollen künftig Berührungen erkennen, Licht anzeigen und haptisches Feedback geben. Im Zentrum der Forschung steht die Verbindung von natürlichen Materialien mit gedruckter Elektronik (Printed Electronics) und biobasierten Kunststoffen. Das Ziel ist ein multifunktionales Interieurmodul, bei dem die Elektronik unsichtbar ins Materialsystem integriert ist.

Kapazitive Sensorik aus dem Siebdrucker

Die Bedienelemente des HMI (Human-Machine-Interface) sind im Normalzustand unter dem dünnen, lichtdurchlässigen Echtholzfurnier nicht sichtbar (Shy-Tech-Ansatz). Erst bei Bedarf werden sie von hinten durchleuchtet. Die Eingabeerkennung erfolgt über ein kapazitives Sensorsystem, das auf Veränderungen des elektrischen Feldes an der Holzoberfläche reagiert.Um Platz und klassische elektronische Komponenten zu sparen, setzen die Forscher auf Printed Electronics. Leiterbahnen und Sensorelemente werden mit leitfähigen Tinten direkt auf einen geeigneten Träger gedruckt. 
Für die Elektronikentwickler im Projekt liegt die größte Herausforderung in den dielektrischen Eigenschaften des Holzes: Als Naturmaterial ist es inhomogen und kann Feuchtigkeit aufnehmen – beides Faktoren, die das elektrische Feld und damit die Zuverlässigkeit der kapazitiven Sensorik massiv beeinflussen können.

MID-Technologie neu gedacht: Biopolymere statt Polycarbonat

Technologisch knüpft „Woodtouch“ an die MID-Technik (Molded Interconnected Devices) an, bei der Leiterbahnen direkt in spritzgegossene Kunststoffbauteile integriert werden. Während hierbei traditionell erdölbasierte Kunststoffe wie Polycarbonat (PC) oder Polybutylenterephthalat (PBT) zum Einsatz kommen, geht das Konsortium einen neuen Weg: Die Technologie wird für Echtholz, Biopolymere und spezielle leitfähige Pasten adaptiert.

„Unser Projekt greift gleich mehrere Herausforderungen der Automobilbranche auf: den schonenden Umgang mit Ressourcen, eine bessere Recyclingfähigkeit, die Integration zusätzlicher Funktionen sowie hochwertige Gestaltung“, erklärt Projektleiterin Annette Wimmer-Schuster vom Institut für Kreislaufwirtschaft der Bio:Polymere an der Hochschule Hof.

Multisensorisches Feedback: Morphing und Thermo-Effekte

Neben der reinen Touch-Erkennung evaluiert das Projekt auch erweiterte HMI-Konzepte:

• Haptisches Feedback: Die Oberfläche verändert ihre Reaktion, um die Bedienung fühlbar zu bestätigen.
• Morphende Oberflächen: Die Form des Holzes verändert sich gezielt, um Bedienelemente physisch hervortreten zu lassen.
• Thermo-Effekte: Steuerbare Wärme- oder Kälteeffekte sollen dem Nutzer zusätzliche Informationen über den Systemstatus vermitteln.

Unser Projekt greift gleich mehrere Herausforderungen der Automobilbranche auf: den schonenden Umgang mit Ressourcen, eine bessere Recyclingfähigkeit, die Integration zusätzlicher Funktionen sowie hochwertige Gestaltung.

Annette Wimmer-Schuster, Projektleiterin